JP2006251166A - Optical scanner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザビームプリンタやレーザファクシミリ等の画像形成装置に装着される回転多面鏡を用いた光走査装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device using a rotating polygon mirror mounted on an image forming apparatus such as a laser beam printer or a laser facsimile.
レーザビームプリンタやレーザファクシミリ等の画像形成装置においては、高速回転する回転多面鏡(以下ポリゴンミラーと称す)にレーザ光源からの光ビームを照射し、ポリゴンミラーで反射して偏向走査し、走査光を感光体ドラムに結像して感光体ドラムの表面を露光して静電潜像を形成するようにしている。さらに現像装置によって静電潜像を現像して感光体ドラムの表面にトナー像を形成し、転写装置によりトナー像を記録紙に転写し、トナー像が転写された記録紙を定着装置によって定着するようにしている。 In image forming apparatuses such as laser beam printers and laser facsimiles, a rotating polygon mirror (hereinafter referred to as a polygon mirror) that rotates at high speed is irradiated with a light beam from a laser light source, reflected by the polygon mirror, deflected and scanned, and scanned light. Is imaged on the photosensitive drum, and the surface of the photosensitive drum is exposed to form an electrostatic latent image. Further, the electrostatic latent image is developed by the developing device to form a toner image on the surface of the photosensitive drum, the toner image is transferred to the recording paper by the transfer device, and the recording paper to which the toner image is transferred is fixed by the fixing device. I am doing so.
ポリゴンミラーを用いた光走査装置は、ポリゴンミラーと、それを回転させるモータと、モータの回転制御等のための回路が形成されたモータ基板と、モータ及びモータ基板を取り付けるプレート等を有し、これら部品をハウジング内に収めている。又、レーザ光源からの光ビームは電気信号によって変調されてポリゴンミラーに入射し、反射して得た偏向光を光学系(fθレンズ等)を介して感光体ドラムに結像し、感光体ドラムの表面を走査して静電潜像を形成しており、レーザ光源や光学系の一部もハウジング内に配置されている。このような静電潜像を形成する露光装置の一例としては特許文献1に記載のものがある。
An optical scanning device using a polygon mirror has a polygon mirror, a motor for rotating the polygon mirror, a motor board on which a circuit for controlling the rotation of the motor is formed, a plate for attaching the motor and the motor board, and the like. These parts are housed in a housing. In addition, the light beam from the laser light source is modulated by an electric signal and incident on a polygon mirror, and the deflected light obtained by reflection is imaged on a photosensitive drum via an optical system (fθ lens etc.), and the photosensitive drum The surface is scanned to form an electrostatic latent image, and a laser light source and a part of the optical system are also arranged in the housing. An example of an exposure apparatus that forms such an electrostatic latent image is disclosed in
一方、ポリゴンミラーを用いた場合、モータの振動が問題になる。特にモータの形状が大きい場合や、回転数が高くなると振動が大きくなり、騒音が発生したり、最悪の場合、光走査のズレを生じることがある。このため、種々の振動抑制策が講じられている。例えば特許文献2では、回転多面鏡の回転による光学箱の振動を抑えるため、モータ基板を光学箱にビス止めし、光学箱を光学台に固定することで、モータの振動を低減し、振動が光学箱に伝播するのを防ぐようにした走査光学装置が記載されている。 On the other hand, when a polygon mirror is used, vibration of the motor becomes a problem. In particular, when the shape of the motor is large or when the rotational speed is high, vibration increases, noise may be generated, and in the worst case, optical scanning may be shifted. For this reason, various vibration suppression measures are taken. For example, in Patent Document 2, in order to suppress the vibration of the optical box due to the rotation of the rotary polygon mirror, the motor substrate is screwed to the optical box, and the optical box is fixed to the optical bench to reduce the vibration of the motor. A scanning optical device is described which prevents propagation to an optical box.
しかしながら、特許文献2に記載の走査光学装置では、モータ基板と、このモータ基板が取り付けられる光学箱との間に空間があるため、モータの回転によってモータ基板が振動して騒音を発生するため、さらなる改善が要求されている。
従来の画像形成装置では、ポリゴンミラーを回転する際に、モータの振動により騒音が発生し、モータの形状が大きくなり、回転数が高くなるほど振動が大きくなるという不都合があった。 In the conventional image forming apparatus, when the polygon mirror is rotated, noise is generated due to the vibration of the motor, and the shape of the motor increases, and the vibration increases as the rotation speed increases.
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、モータの回転に伴う振動の発生を低減した光走査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical scanning device in which the generation of vibrations accompanying the rotation of a motor is reduced.
本願発明の光走査装置は、光ビームを走査する回転多面鏡を含み、前記回転多面鏡が一方の面側に配置され、モータ回転軸の基端部が他方の面側に突出するようにモータ基板に取付けられたポリゴンモータと;前記モータ回転軸の基端部を受ける固定穴を有し、この固定穴に前記基端部を嵌合したとき前記モータ基板の他方の面全体を直接面接触状態で支持する金属性の支持プレートと;を具備したことを特徴とする。 An optical scanning device according to the present invention includes a rotating polygon mirror that scans a light beam, the rotating polygon mirror is disposed on one surface side, and a motor so that a base end portion of a motor rotating shaft protrudes on the other surface side. A polygon motor attached to the substrate; and a fixing hole for receiving a base end portion of the motor rotating shaft. When the base end portion is fitted into the fixing hole, the other surface of the motor substrate is directly in surface contact And a metallic support plate that is supported in a state.
また、本願発明の光走査装置は、光ビームを走査する回転多面鏡を含み、前記回転多面鏡が一方の面側に配置され、モータ回転軸の基端部が他方の面側に突出するようにモータ基板に取付けられたポリゴンモータと、前記モータ回転軸の基端部を受ける固定穴を有し、この固定穴に前記基端部を嵌合したとき前記モータ基板の他方の面全体を直接面接触状態で支持する金属性の支持プレートとが一体化されたモータブロックと;前記回転多面鏡によって走査された光ビームを感光体へ導く複数のレンズを含む光学系と;前記モータブロックを収容する第1の収容部と前記光学系を収容する第2の収容部を有するハウジングと;を具備したことを特徴とする。 The optical scanning device of the present invention includes a rotating polygon mirror that scans a light beam, the rotating polygon mirror is disposed on one surface side, and a base end portion of the motor rotation shaft protrudes on the other surface side. And a fixing hole for receiving the base end portion of the motor rotating shaft, and when the base end portion is fitted into the fixing hole, the other surface of the motor substrate is directly connected. A motor block integrated with a metallic support plate for supporting in a surface contact state; an optical system including a plurality of lenses for guiding a light beam scanned by the rotary polygon mirror to a photoreceptor; and housing the motor block And a housing having a second housing portion for housing the optical system.
本発明によれば、ポリゴンモータの回転に伴う振動の発生を低減した光走査装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical scanning device that reduces the occurrence of vibration associated with the rotation of a polygon motor.
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の光走査装置の主要部の構成を示す分解斜視図、図2は本発明の光走査装置の主要部を組み立てた状態を示す斜視図、図3は本発明の光走査装置の光学系を説明する説明図、図4はハウジング内に構成される光走査装置の構成を示す斜視図、図5は光走査装置の主要部の構成を説明する一部断面図である。 FIG. 1 is an exploded perspective view showing the configuration of the main part of the optical scanning device of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the assembled main part of the optical scanning device of the present invention, and FIG. 3 is the optical scanning device of the present invention. FIG. 4 is a perspective view illustrating a configuration of an optical scanning device configured in a housing, and FIG. 5 is a partial cross-sectional view illustrating a configuration of a main part of the optical scanning device.
図1において、本発明の光走査装置は、ポリゴンモータ10と、モータ取付用のプレート20から構成されており、ポリゴンモータ10は、ポリゴンミラー11と、ロータ12と、モータ軸13を有し、軸受け14によって支持されている。又、これらはモータ基板15に実装されており、モータ基板15にはモータを駆動制御する回路が形成されている。
In FIG. 1, the optical scanning device of the present invention comprises a
モータ軸13は、内部に回転軸を備え、この回転軸にポリゴンミラー11を取付け、回転軸の基端部(下方の端部)がモータ基板15の下方に延出している。つまり、ポリゴンモータ10は、ポリゴンミラー11がモータ基板15の一方の面側に配置され、モータ回転軸の基端部がモータ基板15の他方の面側に突出するようにモータ基板15に取付けられている。
The
一方、プレート20は、ポリゴンモータ10を支持するための板状のプレート本体21を有し、このプレート本体21は、熱伝導率の良い例えばアルミダイキャスト等の金属プレートで成り、前記モータ軸13の基端部を固定するための筒状の固定部22が下方に延出して設けられている。固定部22には、プレート本体21の上面側から下方に向けて固定穴23が形成されており、この固定穴23にモータ軸13を嵌合するようにしている。又、固定部22の外周には放熱フィン24が形成されており、この放熱フィン24によって外部に熱を放出するようにしている。
On the other hand, the
さらに、プレート本体21の上面には、モータ基板15の前記他方の面を直接面接触にて支持するように厚肉の基台25が有り、基台25の周囲にはモータ基板15を固定する際の位置決め用の立て板26やピン27が設けられている。
Further, a
図2で示すように、ポリゴンモータ10はプレート20上に載置して固定されるが、その際、モータ基板15が基台25の上に面接触して取付けられ、ネジ28で強固に固着されることになる。前記基台25には、前記ネジ28が螺入されるネジ穴が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
図3は、前記ポリゴンミラー11を利用した光走査装置の光学系を概念的に示した図である。
FIG. 3 is a diagram conceptually showing an optical system of an optical scanning device using the
図3において、30はポリゴンミラー11を中心にした光学系であり、ポリゴンミラー11は、反時計方向に回転するものとして示している。このポリゴンミラー11には、レーザ光源31から光ビームが投射され、ポリゴンミラー11によって反射された光ビームは、第1のfθレンズ32及び第2のfθレンズ33を通って走査速度が補正されて、結像レンズ34を介して出射される。
In FIG. 3,
出射された光ビームは、反射ミラー35によって折り返され、感光体ドラムへと導かれ、感光体ドラムを偏向して走査することになるが、感光体ドラムへの光路については図示を省略する。また、ポリゴンミラー11からの光ビームによる偏向走査の開始を検出するため、ビーム検出器(BDセンサ)も設けられるが図示を省略している。
The emitted light beam is folded back by the
レーザビームプリンタやレーザファクシミリ等の画像形成装置においては、前記光学系30から出射された光ビーム(走査光)を感光体ドラムに結像して感光体ドラムの表面を露光して静電潜像を形成し、さらに現像装置によって静電潜像を現像して感光体ドラムの表面にトナー像を形成し、転写装置によりトナー像を記録紙に転写し、トナー像が転写された記録紙を定着装置によって定着するようにしている。
In an image forming apparatus such as a laser beam printer or a laser facsimile, an electrostatic latent image is formed by forming an image of a light beam (scanning light) emitted from the
図4は、前述したポリゴンモータ10、プレート20及び光学系30を収容するためのハウジング40を示すものである。ハウジング40は、ポリゴンモータ10及びプレート20から成るモータブロックを収容する第1の収納部41と、前記光学系30のレンズ等を取付けるため扇状に広がった空間部42(第2の収容部)を有し、全体的に皿状を成し、合成樹脂でモールド成型されたものである。合成樹脂としてはポリカーボネートとABS樹脂とを混合したもの等が使用される。
FIG. 4 shows a
ハウジング40の収納部41には、図1のプレート20上にポリゴンモータ10を組み立てたモータブロックが収容して取り付けられ、光学系30のレンズ32,33,34等が扇状空間部42に取付けられる。また、光ビームの出射口が設けられている。尚、説明の便宜上、ハウジング40内に収納される光学系のレンズは図示を省略している。
A
また、モータブロック収納部41には、プレート20に形成された固定部22を挿入可能な貫通穴43が設けられている。プレート20の固定部22は、放熱フィン24も含めて貫通穴43に挿入されるが、ハウジング40とは非接触となるように、貫通穴43の内径が設定されている。これは、ポリゴンモータ10の振動がハウジング40に直接伝達しないようにするためである。又、ハウジング40には各種の補強リブ44が形成されている。
Further, the motor
ハウジング40の収納部41に収容されたポリゴンモータ10とプレート20からなるモータブロックは、金属製の放熱カバー51で覆うようにしている。この放熱カバー51には放熱用のフィン52が設けられている。さらに、光学系が収容された部分(収納部42)は、蓋部材53で覆い、塵埃の侵入を防ぐようにしている。蓋部材53は点線にて示し、詳細な構造は省略するが、ハウジング40と同様に合成樹脂であり、ポリカーボネートとABS樹脂とを混合したもの等が用いられる。
The motor block composed of the
図5は、ハウジング40内にポリゴンモータ10とプレート20を取付けた状態を示す一部断面図である。図5で示すように、ポリゴンモータ10は、そのモータ軸13の基端部がプレート20の固定穴23に挿入され、モータ基板15がプレート20の基台25の上に面接触して取付けられ、ネジ28で固着される。そしてポリゴンモータ10が固着されたプレート20は、ハウジング40のモータブロック収納部41に取付けられる。この際、プレート20の筒状の固定部22と放熱フィン24が貫通穴43を通ってハウジング外に突出するように取付けられる。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a state in which the
したがって、プレート20で発生する熱を放熱フィン24を介して放出することができる。また固定部22と放熱フィン24は、貫通穴43の内径よりも小さいため非接触状態にあり、ポリゴンモータ10の振動がハウジング40に直接伝わるのを防ぐことができる。
Therefore, the heat generated in the
又、プレート20は、ハウジング40に設けられた支持座45の上に固定され、プレート20の底面部には発泡ゴム29が固着され、ハウジング40とプレート20との間の隙間を塞ぐようにしている。
The
図5から分かるように、モータ基板15は他方の面(回転軸13側の面)の全面がプレート20の厚肉の基台25上に面接触状態で固着されるため、ポリゴンミラー10の振動を基板15の全体で受け、かつプレート20は、アルミダイキャスト等の硬質・重量部材であるため、基板15の振動をプレート20全体で受け止めるため、振動を抑えることができる。したがって、モータの回転に伴う振動と騒音を低減することができる。
As can be seen from FIG. 5, the entire surface of the motor substrate 15 (the surface on the side of the rotating shaft 13) is fixed on the
図6は、本発明による振動抑制効果を説明する特性図であり、ポリゴンモータを6000rpmで回転させたときの騒音スペクトルを示している。横軸は騒音の周波数を示し、縦軸は騒音レベルを示している。図6の実線は、本発明(モータ基板とプレートが面接触しているタイプ)の特性であり、点線は、従来品(モータ基板とプレート間に隙間があるタイプ)の特性を示している。 FIG. 6 is a characteristic diagram for explaining the vibration suppressing effect according to the present invention, and shows a noise spectrum when the polygon motor is rotated at 6000 rpm. The horizontal axis indicates the noise frequency, and the vertical axis indicates the noise level. The solid line in FIG. 6 shows the characteristics of the present invention (type in which the motor board and the plate are in surface contact), and the dotted line shows the characteristics of the conventional product (type in which there is a gap between the motor board and the plate).
この特性図から明らかなように、ポリゴンモータを6000rpmで回転させた時、騒音レベルがオーバーオール値で約4dB改善されている。特にモータの回転数は、従来、2000〜3000回転/分程度であったが、最近は6000回転/分以上に高速化しており、それに伴って騒音も大きくなる傾向にあるが、本発明では、騒音レベルを低減することができる。又、ポリゴンモータ10の振動の抑制は、光走査のズレを低減することにもなり、偏向性能も向上する。
As is apparent from this characteristic diagram, when the polygon motor is rotated at 6000 rpm, the noise level is improved by about 4 dB as an overall value. In particular, the rotational speed of the motor has been conventionally about 2000 to 3000 revolutions / minute, but recently, the speed has been increased to 6000 revolutions / minute or more, and the noise tends to increase accordingly. The noise level can be reduced. Further, the suppression of the vibration of the
以上説明したように、本発明の光走査装置では、モータ基板15の全面がプレート20上に面接触状態で固着されるため、ポリゴンミラー10の回転に伴う振動をプレート20全体で受け止め、振動と騒音を抑えることができる。
As described above, in the optical scanning device of the present invention, since the entire surface of the
尚、以上の説明に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、ポリゴンミラー11に対して1つの光源31から光ビームを照射する例を説明したが、ポリゴンミラー11に対して対称的に2つの光源を配置して光ビームを左右方向に出射するマルチビームタイプの光走査装置に適用することもできる。又、ポリゴンミラー11を上下方向に多段に配置したものにも適用することができる。
Note that various modifications are possible without being limited to the above description. For example, the example in which the light beam is emitted from the single
10…ポリゴンモータ
11…ポリゴンミラー
12…ロータ
13…モータ軸
14…軸受け
20…プレート
21…プレート本体
22…筒状固定部
23…固定穴
24…放熱フィン
25…基台
30…光学系
40…ハウジング
41…モータブロック収納部
42…光学系収納部
43…貫通穴
51…金属カバー
53…蓋部材
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記モータ回転軸の基端部を受ける固定穴を有し、この固定穴に前記基端部を嵌合したとき前記モータ基板の他方の面全体を直接面接触状態で支持する金属性の支持プレートと、を具備したことを特徴とする光走査装置。 A polygon motor that includes a rotating polygon mirror that scans a light beam, the rotating polygon mirror is disposed on one surface side, and a base end portion of the motor rotation shaft projects to the other surface side; ,
A metallic support plate having a fixing hole for receiving the base end portion of the motor rotating shaft, and supporting the entire other surface of the motor substrate in direct surface contact when the base end portion is fitted into the fixing hole. And an optical scanning device.
前記回転多面鏡によって走査された光ビームを感光体へ導く複数のレンズを含む光学系と、
前記モータブロックを収容する第1の収容部と、前記光学系を収容する第2の収容部を有するハウジングと、を具備したことを特徴とする光走査装置。 A polygon motor that includes a rotating polygon mirror that scans a light beam, the rotating polygon mirror is disposed on one surface side, and a base end portion of the motor rotation shaft projects to the other surface side; A metal support that has a fixing hole for receiving the base end portion of the motor rotating shaft and supports the entire other surface of the motor substrate in direct surface contact when the base end portion is fitted into the fixing hole. A motor block integrated with the plate;
An optical system including a plurality of lenses for guiding a light beam scanned by the rotary polygon mirror to a photoreceptor;
An optical scanning device comprising: a first housing portion for housing the motor block; and a housing having a second housing portion for housing the optical system.
前記ハウジングの第1の収容部は、前記筒状の固定部がハウジング外に突出可能な貫通穴を有し、この貫通穴の内面と前記筒状の固定部が非接触となるように前記貫通穴の内径を設定したことを特徴とする請求項3記載の光走査装置。 The support plate is provided with a base on one surface for supporting the entire other surface of the motor board in a direct surface contact state when the base end portion is fitted into the fixing hole, and is fitted into the fixing hole. A cylindrical fixing portion that covers the periphery of the base end portion is provided on the other surface,
The first housing portion of the housing has a through hole through which the cylindrical fixing portion can protrude out of the housing, and the through hole is formed such that the inner surface of the through hole and the cylindrical fixing portion are not in contact with each other. 4. The optical scanning device according to claim 3, wherein an inner diameter of the hole is set.
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